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title: "Gelo, água, vapor"
book: "Física do ensino fundamental"
subject: physics
language: pt
chapter: 9
exercises: 10
source: https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/9-gelo-agua-vapor
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# Capítulo 9 — Gelo, água, vapor

A mesma água que tilinta no seu copo em forma de cubo de gelo é servida como bebida e sobe da panela de sopa como uma pluma branca. Um único material, três *estados*. No ano passado vimos o calor [derreter](#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze) um cubo de gelo; neste ano conhecemos os três estados da matéria que a água pode assumir.

## 9.1 Os três estados da água

**Exemplo 9.1 (Onde mora cada estado).**

A água pode estar em três *estados da matéria*. *Sólido*: o gelo — cubos de gelo, pingentes de gelo debaixo do telhado, geada no capim, neve. Um sólido é duro e guarda o seu formato. *Líquido*: a água que se derrama — a chuva, os rios, o mar, o seu copo. Um líquido escorre e assume o formato do recipiente. *Gasoso*: o vapor de água, água voando invisível pelo ar. Sólido, líquido, gasoso — mas sempre o mesmo material por baixo.

![Três estados de um mesmo material: o cubo de gelo sólido, o copo de líquido, a pluma acima da panela denunciando o gás.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g2-ice-water-steam/fig-38d7a2182583.svg)

*Três estados de um mesmo material: o cubo de gelo sólido, o copo de líquido, a pluma acima da panela denunciando o gás.*

**Observação 9.2 (O vapor de água é invisível).**

A pluma branca que você vê acima da panela é feita de gotinhas de água flutuando — gotinhas de *líquido*. O gás de verdade — o vapor de água misturado no ar — não pode ser visto de jeito nenhum! Olhe com atenção o bico da chaleira: logo acima dele há um pequeno espaço *transparente* antes de a pluma branca começar. Nesse espaço a água é um gás, invisível; um pouquinho mais acima ela se junta nas gotinhas que dá para ver. Vapor de água invisível está escondido no ar de todos os cômodos, e vamos pegá-lo em flagrante antes do fim do capítulo.

![O segredo da chaleira: logo acima do bico, um pequeno espaço transparente em que a água é um gás invisível — só mais acima ela se condensa na pluma branca que conseguimos ver.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g2-ice-water-steam/img-d0a4ff07da53.jpg)

*O segredo da chaleira: logo acima do bico, um pequeno espaço *transparente* em que a água é um gás invisível — só mais acima ela se [condensa](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) na pluma branca que conseguimos ver.*

## 9.2 Mudar de estado

**Definição 9.3 (Derreter e congelar).**

Quando o calor transforma o gelo sólido em água líquida, o gelo *derrete*. Quando o frio forte transforma a água líquida em sólido, a água *congela*. Derreter e congelar são portas opostas entre os mesmos dois estados: o calor empurra para um lado, o frio empurra para o outro.

**Definição 9.4 (Evaporar e condensar).**

Quando o calor faz a água líquida voar para o ar como gás, a água *evapora* — a poça encolhe, a roupa seca. Quando o vapor de água encosta em alguma coisa fria e volta a virar gotinhas de líquido, ele *condensa* — o embaçado na janela fria, a névoa no espelho do banheiro. De novo duas portas opostas: o calor manda a água para o estado gasoso, o frio a chama de volta para o líquido.

![As mudanças de estado: o calor sempre empurra para a direita, o frio sempre empurra de volta para a esquerda.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g2-ice-water-steam/fig-c89604c5ef2d.svg)

*As mudanças de estado: o calor sempre empurra para a direita, o frio sempre empurra de volta para a esquerda.*

**Exemplo 9.5 (Experimente: pegue a água invisível).**

Pegue uma lata ou um copo recém-tirado da geladeira, seque bem a parte de fora com um pano e ponha sobre a mesa. Espere enquanto conta até $100$. A parte de fora fica embaçada e depois molhada — surgem gotas do nada! Elas não estão vazando através do vidro: o vapor de água invisível do ar do cômodo encostou na parede fria e se condensou. Você acabou de pegar o gás invisível.

**Exemplo 9.6 (Nuvens de respiração).**

A sua respiração sempre carrega vapor de água invisível. Num dia quente ele continua invisível. Numa manhã gelada, o ar frio da rua o [condensa](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) na hora numa nuvenzinha na frente da sua boca — e o mesmo acontece numa janela fria quando você assopra nela para desenhar com o dedo.

**Observação 9.7 (Vapor e fogão: cuidado).**

O vapor de água acima de uma panela fervendo queima — ele é mais quente do que a própria água parece. Nunca ponha a mão dentro da pluma, e levante as tampas para o lado contrário ao do seu rosto, com um adulto por perto. Sempre que houver um fogão envolvido, as mudanças de estado são para ver, não para tocar.

## 9.3 A mesma água, dando voltas

**Exemplo 9.8 (A poça que encolhe).**

Depois da chuva, uma poça brilha no pátio. À tarde ela já encolheu; amanhã terá sumido. Ninguém a bebeu e ela não vazou pelo asfalto: o calor do Sol a fez [evaporar](#def-g2-ice-water-steam-evapcond), gota a gota, para o ar. Desenhe um contorno de giz em volta de uma poça de manhã e confira depois do almoço: a água recuou para dentro do seu contorno.

**Exemplo 9.9 (Do mar até a chuva).**

O que [evapora](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) tem de se [condensar](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) em algum lugar. A água sobe dos mares e das poças, invisível; lá no alto do céu, onde o ar é frio, ela se [condensa](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) nas gotinhas que formam as nuvens; as gotinhas se juntam, ficam pesadas e caem — chuva! A chuva enche as poças e os mares, e a viagem de ida e volta recomeça. A água do seu copo já fez essa viagem mais vezes do que qualquer pessoa consegue contar.

## 9.4 Exercícios

**Exercício 9.1 ★.**

Em que estado da matéria está cada um destes — sólido, líquido ou gasoso: um pingente de gelo; o mar; a água invisível logo acima do bico da chaleira; a geada no capim; a chuva?

**Solução de Exercício 9.1.**

Pingente de gelo: sólido. O mar: líquido. A água invisível acima do bico: gasoso (vapor de água). A geada: sólido. A chuva: líquido.

**Exercício 9.2 ★.**

Diga o nome da mudança de estado: um boneco de neve encolhendo no sol; uma poça sumindo; o embaçado aparecendo no espelho do banheiro; um lago ficando duro no inverno.

**Solução de Exercício 9.2.**

O boneco de neve [derrete](#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze); a poça [evapora](#def-g2-ice-water-steam-evapcond); o embaçado do espelho é água que se [condensa](#def-g2-ice-water-steam-evapcond); o lago [congela](#def-g2-ice-water-steam-meltfreeze).

**Exercício 9.3 ★.**

No desenho das mudanças de estado, para que lado o calor sempre empurra: para o sólido ou para o gás? E o frio?

**Solução de Exercício 9.3.**

O calor empurra na direção do gás (sólido para líquido para gasoso); o frio empurra de volta na direção do sólido (gasoso para líquido para sólido).

**Exercício 9.4 ★.**

As gotas na lata gelada do [Exemplo 9.5](#ex-g2-ice-water-steam-catch) — elas vazaram através do vidro? De onde elas vieram?

**Solução de Exercício 9.4.**

Não — vidro não vaza. O vapor de água invisível do ar do cômodo se condensou na parede fria de fora da lata e virou gotas visíveis.

**Exercício 9.5 ★.**

Por que você enxerga a sua respiração numa manhã gelada e não num dia quente? Use as palavras da [Definição 9.4](#def-g2-ice-water-steam-evapcond).

**Solução de Exercício 9.5.**

A respiração sempre carrega vapor de água invisível. O ar gelado o [condensa](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) na hora em gotinhas — uma nuvem visível. O ar quente o deixa continuar evaporado, então não há nada para ver.

**Exercício 9.6 ★.**

Roupa molhada seca mais depressa no sol do que na [sombra](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-shadow). Qual mudança de estado está trabalhando, e o que o Sol acrescenta para acelerá-la?

**Solução de Exercício 9.6.**

A evaporação. O Sol acrescenta calor, e é o calor que manda a água para o ar como gás mais depressa.

**Exercício 9.7 ★.**

Por que a pluma acima de uma panela fervendo é perigosa, e qual é a regra de segurança da [Observação 9.7](#rem-g2-ice-water-steam-safety)?

**Solução de Exercício 9.7.**

A pluma queima — ela é mais quente que a água quente do banho. A regra: nunca pôr a mão na pluma, levantar as tampas para o lado contrário ao do rosto e só fazer isso com um adulto por perto.

**Exercício 9.8 ★.**

Conte a viagem de ida e volta de uma gota de chuva: comece no mar, termine de volta no mar e use as palavras [evaporar](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) e [condensar](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) no caminho.

**Solução de Exercício 9.8.**

O Sol esquenta o mar e uma parte da água [evapora](#def-g2-ice-water-steam-evapcond), subindo invisível. Lá no alto, no frio, ela se [condensa](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) nas gotinhas das nuvens. As gotinhas ficam pesadas e caem como chuva, que escorre de volta para o mar — pronta para dar a volta de novo.

**Exercício 9.9 ★★.**

No bico da chaleira há um espaço transparente, e só acima dele começa a pluma branca. O que há nesse espaço transparente? O que isso mostra sobre a água no estado gasoso?

**Solução de Exercício 9.9.**

O espaço transparente guarda água no estado gasoso — vapor de água, invisível. Só um pouquinho mais acima o ar, esfriando, o [condensa](#def-g2-ice-water-steam-evapcond) nas gotinhas brancas da pluma. Ou seja: o “vapor” de verdade não pode ser visto; o branco que chamamos de vapor já é feito de gotinhas de água líquida.

**Exercício 9.10 ★★.**

Nino deixa um copo de água no parapeito da janela durante uma semana; o nível baixa dia após dia, embora ninguém beba dela. O gato dele é acusado. Defenda o gato: explique o que aconteceu de verdade e invente um jeito de mostrar que a água vai embora *para o ar*, e não para dentro do gato.

**Solução de Exercício 9.10.**

A água evaporou para o ar do cômodo, um pouquinho a cada dia. Para inocentar o gato: cubra um copo igual com um pratinho ou com plástico filme e deixe os dois lado a lado. Depois de uma semana o copo tampado continua cheio e o copo aberto baixou — a água escapa para o ar, e nenhum gato bebe através de uma tampa.